Programmieren und Problemlösen
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- Fritz Schreiber
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1 Dennis Komm Programmieren und Problemlösen Einführung in die Vorlesung Frühling Februar 2019
2 Willkommen zur Vorlesung
3 Material Vorlesungswebseite Programmieren und Problemlösen Einführung in die Vorlesung Frühling 2019 Dennis Komm 1 / 52
4 Das Team Dozent Dennis Komm Assistierende Moritz Hoffmann Jean Kaufmann Angela Rellstab Programmieren und Problemlösen Einführung in die Vorlesung Frühling 2019 Dennis Komm 2 / 52
5 Programmieren und Problemlösen In diesem Kurs lernen Sie programmieren in Java Softwareentwicklung ist ein Handwerk So wie Erlernen eines Musikinstruments Programmieren und Problemlösen Einführung in die Vorlesung Frühling 2019 Dennis Komm 3 / 52
6 Programmieren und Problemlösen In diesem Kurs lernen Sie programmieren in Java Softwareentwicklung ist ein Handwerk So wie Erlernen eines Musikinstruments Problem: Es ist noch keiner vom Zuhören Pianist geworden Programmieren und Problemlösen Einführung in die Vorlesung Frühling 2019 Dennis Komm 3 / 52
7 Programmieren und Problemlösen In diesem Kurs lernen Sie programmieren in Java Softwareentwicklung ist ein Handwerk So wie Erlernen eines Musikinstruments Problem: Es ist noch keiner vom Zuhören Pianist geworden Deshalb bietet dieser Kurs Ihnen viele Möglichkeiten, zu üben Nutzen Sie sie! Programmieren und Problemlösen Einführung in die Vorlesung Frühling 2019 Dennis Komm 3 / 52
8 Programmieren und Problemlösen In diesem Kurs lernen Sie Problemlösen mit geeigneten Algorithmen und Datenstrukturen Sprachübergreifendes Grundlagenwissen Analog zu Rhythmuslehre, Tonleitern und Notenlesen Programmieren und Problemlösen Einführung in die Vorlesung Frühling 2019 Dennis Komm 4 / 52
9 Programmieren und Problemlösen In diesem Kurs lernen Sie Problemlösen mit geeigneten Algorithmen und Datenstrukturen Sprachübergreifendes Grundlagenwissen Analog zu Rhythmuslehre, Tonleitern und Notenlesen Problem: Ohne Musikinstrument macht dies nur bedingt Spass Programmieren und Problemlösen Einführung in die Vorlesung Frühling 2019 Dennis Komm 4 / 52
10 Programmieren und Problemlösen In diesem Kurs lernen Sie Problemlösen mit geeigneten Algorithmen und Datenstrukturen Sprachübergreifendes Grundlagenwissen Analog zu Rhythmuslehre, Tonleitern und Notenlesen Problem: Ohne Musikinstrument macht dies nur bedingt Spass Deshalb kombinieren wir das Problemlösen mit dem Erlernen von Java Programmieren und Problemlösen Einführung in die Vorlesung Frühling 2019 Dennis Komm 4 / 52
11 Ziel der heutigen Vorlesung Einführung / Wiederholung Computermodell und Algorithmen Allgemeine Informationen zur Vorlesung Das erste Java-Programm Programmieren und Problemlösen Einführung in die Vorlesung Frühling 2019 Dennis Komm 5 / 52
12 Einführung in die Vorlesung Computermodell und Algorithmen
13 Computer Konzept Was müssen Computer können, um zu rechnen? Muss er z. B. die Multiplikation beherrschen? Reicht nicht die Addition? Programmieren und Problemlösen Einführung in die Vorlesung Frühling 2019 Dennis Komm 6 / 52
14 Computer Konzept Was müssen Computer können, um zu rechnen? Muss er z. B. die Multiplikation beherrschen? Reicht nicht die Addition? Turingmaschine [Alan Turing, 1936] Endliche Anzahl von Zuständen Speicher, der aus beliebig vielen Zellen besteht Pointer auf aktuelle Zelle Pointer kann Inhalt der Zelle ändern und sich nach links oder rechts bewegen Alan Turing [Wikimedia] Programmieren und Problemlösen Einführung in die Vorlesung Frühling 2019 Dennis Komm 6 / 52
![von Neumann (1945) Charles Babbage [Wikimedia]](/docs-images/97/132755273/images/15-1.jpg "Konrad Zuse [Wikimedia] John von Neumann")
![[Wikimedia] Programmieren und Problemlösen](/docs-images/97/132755273/images/15-3.jpg "Einführung in die Vorlesung Frühling 2019")
15 Computer Umsetzung Analytical Engine Charles Babbage (1837) Z1 Konrad Zuse (1938) ENIAC John von Neumann (1945) Charles Babbage [Wikimedia] Konrad Zuse [Wikimedia] John von Neumann [Wikimedia] Programmieren und Problemlösen Einführung in die Vorlesung Frühling 2019 Dennis Komm 7 / 52
16 Computer Umsetzung Komponenten der Von-Neumann-Architektur Hauptspeicher für Programme und Daten, Random Access Memory (RAM) Prozessor (CPU) zur Verarbeitung der Programme und Daten I/O-Komponenten zur Kommunikation mit der Aussenwelt Prozessor CPU Rechenwerk ALU Speicher BUS Steuerwerk Ein-/Ausgabe Programmieren und Problemlösen Einführung in die Vorlesung Frühling 2019 Dennis Komm 8 / 52
17 Speicher für Programm und Daten Folge von Bits Programmzustand: Werte aller Bits Zusammenfassung von Bits zu Speicherzellen (8 Bits = 1 Byte) Programmieren und Problemlösen Einführung in die Vorlesung Frühling 2019 Dennis Komm 9 / 52
18 Speicher für Programm und Daten Folge von Bits Programmzustand: Werte aller Bits Zusammenfassung von Bits zu Speicherzellen (8 Bits = 1 Byte) Jede Speicherzelle hat eine Adresse Random Access: Zugriffszeit auf Speicherzelle (nahezu) unabhängig von ihrer Adresse Adresse: 17 Adresse: 18 Programmieren und Problemlösen Einführung in die Vorlesung Frühling 2019 Dennis Komm 9 / 52
19 Algorithmus: Kernbegriff der Informatik Algorithmus Handlungsanweisung zur schrittweisen Lösung eines Problems Programmieren und Problemlösen Einführung in die Vorlesung Frühling 2019 Dennis Komm 10 / 52
20 Algorithmus: Kernbegriff der Informatik Algorithmus Handlungsanweisung zur schrittweisen Lösung eines Problems Ausführung erfordert keinen Intellekt, nur Genauigkeit Programmieren und Problemlösen Einführung in die Vorlesung Frühling 2019 Dennis Komm 10 / 52
21 Algorithmus: Kernbegriff der Informatik Algorithmus Handlungsanweisung zur schrittweisen Lösung eines Problems Ausführung erfordert keinen Intellekt, nur Genauigkeit nach Muhammed al-chwarizmi; Autor eines persischen Mathematik-Lehrbuchs (um 825) Dixit algorizmi... (lateinische Übersetzung) [Wikimedia] Programmieren und Problemlösen Einführung in die Vorlesung Frühling 2019 Dennis Komm 10 / 52
22 Der älteste (bekannte) nichttriviale Algorithmus Euklidischer Algorithmus aus Euklids Elementen, 300 v. Chr. Eingabe: ganze Zahlen a > 0, b > 0 Ausgabe: ggt von a und b Eingabe: a und b Solange b 0 Wenn a > b dann a = a b Sonst b = b a Ausgabe: a Programmieren und Problemlösen Einführung in die Vorlesung Frühling 2019 Dennis Komm 11 / 52
23 Der älteste (bekannte) nichttriviale Algorithmus Euklidischer Algorithmus aus Euklids Elementen, 300 v. Chr. Eingabe: ganze Zahlen a > 0, b > 0 Ausgabe: ggt von a und b Eingabe: a und b Solange b 0 Wenn a > b dann a = a b Sonst b = b a Ausgabe: a a b Programmieren und Problemlösen Einführung in die Vorlesung Frühling 2019 Dennis Komm 11 / 52
24 Der älteste (bekannte) nichttriviale Algorithmus Euklidischer Algorithmus aus Euklids Elementen, 300 v. Chr. Eingabe: ganze Zahlen a > 0, b > 0 Ausgabe: ggt von a und b Eingabe: a und b Solange b 0 Wenn a > b dann a = a b Sonst b = b a Ausgabe: a a b a b Programmieren und Problemlösen Einführung in die Vorlesung Frühling 2019 Dennis Komm 11 / 52
25 Der älteste (bekannte) nichttriviale Algorithmus Euklidischer Algorithmus aus Euklids Elementen, 300 v. Chr. Eingabe: ganze Zahlen a > 0, b > 0 Ausgabe: ggt von a und b Eingabe: a und b Solange b 0 Wenn a > b dann a = a b Sonst b = b a Ausgabe: a a b a b a b Programmieren und Problemlösen Einführung in die Vorlesung Frühling 2019 Dennis Komm 11 / 52
26 Der älteste (bekannte) nichttriviale Algorithmus Euklidischer Algorithmus aus Euklids Elementen, 300 v. Chr. Eingabe: ganze Zahlen a > 0, b > 0 Ausgabe: ggt von a und b Eingabe: a und b Solange b 0 Wenn a > b dann a = a b Sonst b = b a Ausgabe: a a b a b a b a b Programmieren und Problemlösen Einführung in die Vorlesung Frühling 2019 Dennis Komm 11 / 52
27 Rechengeschwindigkeit In der mittleren Zeit, die der Schall von mir zu Ihnen unterwegs ist... Programmieren und Problemlösen Einführung in die Vorlesung Frühling 2019 Dennis Komm 12 / 52
28 Rechengeschwindigkeit In der mittleren Zeit, die der Schall von mir zu Ihnen unterwegs ist m arbeitet ein heutiger Desktop-PC mehr als 100 Programmieren und Problemlösen Einführung in die Vorlesung Frühling 2019 Dennis Komm 12 / 52
29 Rechengeschwindigkeit In der mittleren Zeit, die der Schall von mir zu Ihnen unterwegs ist m = mehr als Instruktionen arbeitet ein heutiger Desktop-PC mehr als 100 Millionen Instruktionen ab Programmieren und Problemlösen Einführung in die Vorlesung Frühling 2019 Dennis Komm 12 / 52
30 Java Java basiert auf einer virtuellen Maschine (mit Von-Neumann-Architektur) Programmieren und Problemlösen Einführung in die Vorlesung Frühling 2019 Dennis Komm 13 / 52
31 Java Java basiert auf einer virtuellen Maschine (mit Von-Neumann-Architektur) Programmcode wird in Zwischencode übersetzt Programmieren und Problemlösen Einführung in die Vorlesung Frühling 2019 Dennis Komm 13 / 52
32 Java Java basiert auf einer virtuellen Maschine (mit Von-Neumann-Architektur) Programmcode wird in Zwischencode übersetzt Zwischencode läuft in einer simulierten Rechnerumgebung, Interpretation des Zwischencodes durch einen Interpreter Programmieren und Problemlösen Einführung in die Vorlesung Frühling 2019 Dennis Komm 13 / 52
33 Java Java basiert auf einer virtuellen Maschine (mit Von-Neumann-Architektur) Programmcode wird in Zwischencode übersetzt Zwischencode läuft in einer simulierten Rechnerumgebung, Interpretation des Zwischencodes durch einen Interpreter Optimierung: Just-in-Time (JIT) Kompilation von häufig genutztem Code: virtuelle Maschine physikalische Maschine Programmieren und Problemlösen Einführung in die Vorlesung Frühling 2019 Dennis Komm 13 / 52
34 Java Java basiert auf einer virtuellen Maschine (mit Von-Neumann-Architektur) Programmcode wird in Zwischencode übersetzt Zwischencode läuft in einer simulierten Rechnerumgebung, Interpretation des Zwischencodes durch einen Interpreter Optimierung: Just-in-Time (JIT) Kompilation von häufig genutztem Code: virtuelle Maschine physikalische Maschine Folgerung und erklärtes Ziel der Entwickler von Java: Portabilität write once run anywhere Programmieren und Problemlösen Einführung in die Vorlesung Frühling 2019 Dennis Komm 13 / 52
35 Einführung in die Vorlesung Projekt
36 Achtung, fertig, los! Sie haben sieben Wochen Zeit, ein nicht-triviales Projekt fertigzustellen Ab den ersten paar Wochen haben Sie bereits die wichtigsten Konzepte gesehen, um das Projekt umzusetzen Lernkurve Programmieren und Problemlösen Einführung in die Vorlesung Frühling 2019 Dennis Komm 14 / 52
37 Achtung, fertig, los! Sie haben sieben Wochen Zeit, ein nicht-triviales Projekt fertigzustellen Ab den ersten paar Wochen haben Sie bereits die wichtigsten Konzepte gesehen, um das Projekt umzusetzen Lernkurve Projekt Programmieren und Problemlösen Einführung in die Vorlesung Frühling 2019 Dennis Komm 14 / 52
38 Java-Tutorial In der ersten Woche bearbeiten Sie selbstständig unser Java-Tutorial Einfacher Einstieg in Java, kein Vorwissen nötig Zeitbedarf: ca. zwei Stunden In der zweiten Woche gibt es ein Self-Assessment zum Tutorial Programmieren und Problemlösen Einführung in die Vorlesung Frühling 2019 Dennis Komm 15 / 52
39 Java-Tutorial In der ersten Woche bearbeiten Sie selbstständig unser Java-Tutorial Einfacher Einstieg in Java, kein Vorwissen nötig Zeitbedarf: ca. zwei Stunden In der zweiten Woche gibt es ein Self-Assessment zum Tutorial Das ist gut investierte Zeit Programmieren und Problemlösen Einführung in die Vorlesung Frühling 2019 Dennis Komm 15 / 52
40 Java-Tutorial In der ersten Woche bearbeiten Sie selbstständig unser Java-Tutorial Einfacher Einstieg in Java, kein Vorwissen nötig Zeitbedarf: ca. zwei Stunden In der zweiten Woche gibt es ein Self-Assessment zum Tutorial Das ist gut investierte Zeit Tutorialwebseite Programmieren und Problemlösen Einführung in die Vorlesung Frühling 2019 Dennis Komm 15 / 52
41 Projekt Sie wählen ein Projekt aus einer Liste von vorgegebenen Aufgabenstellungen Das Projekt bearbeiten Sie im Wesentlichen selbstständig Muster: Daten Einlesen Verarbeiten Ausgeben Informationen werden laufend auf die Vorlesungswebseite gestellt Übung: Mittwoch, Uhr, HG G 26.5 (nach der Vorlesung) Betreuung durch Moritz Hoffmann, CAB F 69 (moritz.hoffmann@inf.ethz.ch), Sprechstunde: Montag, Uhr Programmieren und Problemlösen Einführung in die Vorlesung Frühling 2019 Dennis Komm 16 / 52
42 Projekt Teamarbeit ist gefragt Sie arbeiten in Zweierteams Beide Projektpartner sind nachweislich gleichermassen beteiligt Die Benotung erfolgt pro Team Programmieren und Problemlösen Einführung in die Vorlesung Frühling 2019 Dennis Komm 17 / 52
43 Projekt Teamarbeit ist gefragt Sie arbeiten in Zweierteams Beide Projektpartner sind nachweislich gleichermassen beteiligt Die Benotung erfolgt pro Team Kontaktieren Sie uns frühzeitig bei Problemen und Uneinigkeiten Programmieren und Problemlösen Einführung in die Vorlesung Frühling 2019 Dennis Komm 17 / 52
44 Projekt Meilensteine Meilensteine müssen zeitlich eingehalten werden Die Einhaltung der Meilensteine fliesst in die Benotung ein Jeder Meilenstein entspricht einer Abgabe (Dokumente oder Code) Woche 2 Team aufgestellt Projekt ausgewählt Tools installiert Erster GIT-commit Woche 3 Projektplan abgegeben Lösungsdesign festgelegt Woche 6 Voller Funktionsumfang Testplan erstellt Woche 7 Abgabe aller Unterlagen Präsentation Programmieren und Problemlösen Einführung in die Vorlesung Frühling 2019 Dennis Komm 18 / 52
45 Bewertete Semesterleistung Präsentation des Projekts am 3. und 10. April Dauer: etwa 10 Minuten, je nach Anzahl abgegebener Projekte Quelltext und sämtliche Unterlagen abgeben Einhaltung der Meilensteine Programmieren und Problemlösen Einführung in die Vorlesung Frühling 2019 Dennis Komm 19 / 52
46 Diskussionsplattform Sie können sich auf unserem Slack-Forum anmelden Generelle Diskussionen zur Vorlesung Partnersuche für das Projekt... Programmieren und Problemlösen Einführung in die Vorlesung Frühling 2019 Dennis Komm 20 / 52
47 Einführung in Java
48 Was braucht es zum Programmieren? Editor: Programm zum Ändern, Erfassen und Speichern vom Java-Programmtext Programmieren und Problemlösen Einführung in die Vorlesung Frühling 2019 Dennis Komm 21 / 52
49 Was braucht es zum Programmieren? Editor: Programm zum Ändern, Erfassen und Speichern vom Java-Programmtext Compiler: Programm zum Übersetzen des Programmtexts in Maschinensprache (bzw. Zwischencode) Programmieren und Problemlösen Einführung in die Vorlesung Frühling 2019 Dennis Komm 21 / 52
50 Was braucht es zum Programmieren? Editor: Programm zum Ändern, Erfassen und Speichern vom Java-Programmtext Compiler: Programm zum Übersetzen des Programmtexts in Maschinensprache (bzw. Zwischencode) Computer: Gerät zum Ausführen von Programmen in Maschinensprache Programmieren und Problemlösen Einführung in die Vorlesung Frühling 2019 Dennis Komm 21 / 52
51 Was braucht es zum Programmieren? Editor: Programm zum Ändern, Erfassen und Speichern vom Java-Programmtext Compiler: Programm zum Übersetzen des Programmtexts in Maschinensprache (bzw. Zwischencode) Computer: Gerät zum Ausführen von Programmen in Maschinensprache Betriebssystem: Programm zur Organisation all dieser Abläufe (Dateiverwaltung, Editor-, Compiler- und Programmaufruf) Programmieren und Problemlösen Einführung in die Vorlesung Frühling 2019 Dennis Komm 21 / 52
52 Deutsch vs. Programmiersprache Deutsch Es ist nicht genug zu wissen, man muss auch anwenden. JOHANN WOLFGANG VON GOETHE Programmieren und Problemlösen Einführung in die Vorlesung Frühling 2019 Dennis Komm 22 / 52
53 Deutsch vs. Programmiersprache Deutsch Es ist nicht genug zu wissen, man muss auch anwenden. JOHANN WOLFGANG VON GOETHE Java / C / C++ // computation int b = a * a; b = b * b; // b = a^2 // b = a^4 Programmieren und Problemlösen Einführung in die Vorlesung Frühling 2019 Dennis Komm 22 / 52
54 Syntax und Semantik Programme müssen, wie unsere Sprache, nach gewissen Regeln geformt werden Syntax: Zusammenfügungsregeln für elementare Zeichen (Buchstaben) Semantik: Interpretationsregeln für zusammengefügte Zeichen Programmieren und Problemlösen Einführung in die Vorlesung Frühling 2019 Dennis Komm 23 / 52
55 Syntax und Semantik Programme müssen, wie unsere Sprache, nach gewissen Regeln geformt werden Syntax: Zusammenfügungsregeln für elementare Zeichen (Buchstaben) Semantik: Interpretationsregeln für zusammengefügte Zeichen Entsprechende Regeln für ein Computerprogramm sind einfacher, aber auch strenger, denn Computer sind vergleichsweise dumm Programmieren und Problemlösen Einführung in die Vorlesung Frühling 2019 Dennis Komm 23 / 52
56 Fehlerarten illustriert an deutscher Sprache Das Auto fuhr zu schnell. Programmieren und Problemlösen Einführung in die Vorlesung Frühling 2019 Dennis Komm 24 / 52
57 Fehlerarten illustriert an deutscher Sprache Das Auto fuhr zu schnell. Syntaktisch und semantisch korrekt Programmieren und Problemlösen Einführung in die Vorlesung Frühling 2019 Dennis Komm 24 / 52
58 Fehlerarten illustriert an deutscher Sprache Das Auto fuhr zu schnell. DasAuto fuh r zu sxhnell. Syntaktisch und semantisch korrekt Programmieren und Problemlösen Einführung in die Vorlesung Frühling 2019 Dennis Komm 24 / 52
59 Fehlerarten illustriert an deutscher Sprache Das Auto fuhr zu schnell. DasAuto fuh r zu sxhnell. Syntaktisch und semantisch korrekt Syntaxfehler: Wortbildung Programmieren und Problemlösen Einführung in die Vorlesung Frühling 2019 Dennis Komm 24 / 52
60 Fehlerarten illustriert an deutscher Sprache Das Auto fuhr zu schnell. DasAuto fuh r zu sxhnell. Rot das Auto ist. Syntaktisch und semantisch korrekt Syntaxfehler: Wortbildung Programmieren und Problemlösen Einführung in die Vorlesung Frühling 2019 Dennis Komm 24 / 52
61 Fehlerarten illustriert an deutscher Sprache Das Auto fuhr zu schnell. DasAuto fuh r zu sxhnell. Rot das Auto ist. Syntaktisch und semantisch korrekt Syntaxfehler: Wortbildung Syntaxfehler: Satzstellung Programmieren und Problemlösen Einführung in die Vorlesung Frühling 2019 Dennis Komm 24 / 52
62 Fehlerarten illustriert an deutscher Sprache Das Auto fuhr zu schnell. DasAuto fuh r zu sxhnell. Rot das Auto ist. Man empfiehlt dem Dozenten nicht zu widersprechen Syntaktisch und semantisch korrekt Syntaxfehler: Wortbildung Syntaxfehler: Satzstellung Programmieren und Problemlösen Einführung in die Vorlesung Frühling 2019 Dennis Komm 24 / 52
63 Fehlerarten illustriert an deutscher Sprache Das Auto fuhr zu schnell. DasAuto fuh r zu sxhnell. Rot das Auto ist. Man empfiehlt dem Dozenten, nicht zu widersprechen. Syntaktisch und semantisch korrekt Syntaxfehler: Wortbildung Syntaxfehler: Satzstellung Syntaxfehler: Satzzeichen fehlen Programmieren und Problemlösen Einführung in die Vorlesung Frühling 2019 Dennis Komm 24 / 52
64 Fehlerarten illustriert an deutscher Sprache Das Auto fuhr zu schnell. DasAuto fuh r zu sxhnell. Rot das Auto ist. Man empfiehlt dem Dozenten nicht zu widersprechen Sie ist nicht gross und rothaarig. Syntaktisch und semantisch korrekt Syntaxfehler: Wortbildung Syntaxfehler: Satzstellung Syntaxfehler: Satzzeichen fehlen Programmieren und Problemlösen Einführung in die Vorlesung Frühling 2019 Dennis Komm 24 / 52
65 Fehlerarten illustriert an deutscher Sprache Das Auto fuhr zu schnell. DasAuto fuh r zu sxhnell. Rot das Auto ist. Man empfiehlt dem Dozenten nicht zu widersprechen Sie ist nicht gross und rothaarig. Syntaktisch und semantisch korrekt Syntaxfehler: Wortbildung Syntaxfehler: Satzstellung Syntaxfehler: Satzzeichen fehlen Syntaktisch korrekt aber mehrdeutig [kein Analogon] Programmieren und Problemlösen Einführung in die Vorlesung Frühling 2019 Dennis Komm 24 / 52
66 Fehlerarten illustriert an deutscher Sprache Das Auto fuhr zu schnell. DasAuto fuh r zu sxhnell. Rot das Auto ist. Man empfiehlt dem Dozenten nicht zu widersprechen Sie ist nicht gross und rothaarig. Syntaktisch und semantisch korrekt Syntaxfehler: Wortbildung Syntaxfehler: Satzstellung Syntaxfehler: Satzzeichen fehlen Syntaktisch korrekt aber mehrdeutig [kein Analogon] Die Auto ist rot. Programmieren und Problemlösen Einführung in die Vorlesung Frühling 2019 Dennis Komm 24 / 52
67 Fehlerarten illustriert an deutscher Sprache Das Auto fuhr zu schnell. DasAuto fuh r zu sxhnell. Rot das Auto ist. Man empfiehlt dem Dozenten nicht zu widersprechen Sie ist nicht gross und rothaarig. Die Auto ist rot. Syntaktisch und semantisch korrekt Syntaxfehler: Wortbildung Syntaxfehler: Satzstellung Syntaxfehler: Satzzeichen fehlen Syntaktisch korrekt aber mehrdeutig [kein Analogon] Syntaktisch korrekt, doch grammatikalisch und semantisch fehlerhaft: Falscher Artikel [Typfehler] Programmieren und Problemlösen Einführung in die Vorlesung Frühling 2019 Dennis Komm 24 / 52
68 Fehlerarten illustriert an deutscher Sprache Das Auto fuhr zu schnell. DasAuto fuh r zu sxhnell. Rot das Auto ist. Man empfiehlt dem Dozenten nicht zu widersprechen Sie ist nicht gross und rothaarig. Die Auto ist rot. Syntaktisch und semantisch korrekt Syntaxfehler: Wortbildung Syntaxfehler: Satzstellung Syntaxfehler: Satzzeichen fehlen Syntaktisch korrekt aber mehrdeutig [kein Analogon] Syntaktisch korrekt, doch grammatikalisch und semantisch fehlerhaft: Falscher Artikel [Typfehler] Das Fahrrad galoppiert schnell. Programmieren und Problemlösen Einführung in die Vorlesung Frühling 2019 Dennis Komm 24 / 52
69 Fehlerarten illustriert an deutscher Sprache Das Auto fuhr zu schnell. DasAuto fuh r zu sxhnell. Rot das Auto ist. Man empfiehlt dem Dozenten nicht zu widersprechen Sie ist nicht gross und rothaarig. Die Auto ist rot. Das Fahrrad galoppiert schnell. Syntaktisch und semantisch korrekt Syntaxfehler: Wortbildung Syntaxfehler: Satzstellung Syntaxfehler: Satzzeichen fehlen Syntaktisch korrekt aber mehrdeutig [kein Analogon] Syntaktisch korrekt, doch grammatikalisch und semantisch fehlerhaft: Falscher Artikel [Typfehler] Syntaktisch und grammatikalisch korrekt. Semantisch fehlerhaft [Laufzeitfehler] Programmieren und Problemlösen Einführung in die Vorlesung Frühling 2019 Dennis Komm 24 / 52
70 Fehlerarten illustriert an deutscher Sprache Das Auto fuhr zu schnell. DasAuto fuh r zu sxhnell. Rot das Auto ist. Man empfiehlt dem Dozenten nicht zu widersprechen Sie ist nicht gross und rothaarig. Die Auto ist rot. Das Fahrrad galoppiert schnell. Syntaktisch und semantisch korrekt Syntaxfehler: Wortbildung Syntaxfehler: Satzstellung Syntaxfehler: Satzzeichen fehlen Syntaktisch korrekt aber mehrdeutig [kein Analogon] Syntaktisch korrekt, doch grammatikalisch und semantisch fehlerhaft: Falscher Artikel [Typfehler] Syntaktisch und grammatikalisch korrekt. Semantisch fehlerhaft [Laufzeitfehler] Manche Tiere riechen gut. Programmieren und Problemlösen Einführung in die Vorlesung Frühling 2019 Dennis Komm 24 / 52
71 Fehlerarten illustriert an deutscher Sprache Das Auto fuhr zu schnell. DasAuto fuh r zu sxhnell. Rot das Auto ist. Man empfiehlt dem Dozenten nicht zu widersprechen Sie ist nicht gross und rothaarig. Die Auto ist rot. Das Fahrrad galoppiert schnell. Manche Tiere riechen gut. Syntaktisch und semantisch korrekt Syntaxfehler: Wortbildung Syntaxfehler: Satzstellung Syntaxfehler: Satzzeichen fehlen Syntaktisch korrekt aber mehrdeutig [kein Analogon] Syntaktisch korrekt, doch grammatikalisch und semantisch fehlerhaft: Falscher Artikel [Typfehler] Syntaktisch und grammatikalisch korrekt. Semantisch fehlerhaft [Laufzeitfehler] Syntaktisch und semantisch korrekt. Semantisch mehrdeutig [kein Analogon] Programmieren und Problemlösen Einführung in die Vorlesung Frühling 2019 Dennis Komm 24 / 52
72 Einführung in Java Ein erstes Java-Programm
73 Ein erstes Java-Programm // input Out.print("Compute a^8 for a=?"); int a; a = In.readInt(); // computation int b = a * a; // b = a^2 b = b * b; // b = a^4 // output b*b, i.e., a^8 Out.println(a + "^8 = " + b * b); Programmieren und Problemlösen Einführung in die Vorlesung Frühling 2019 Dennis Komm 25 / 52
74 Ein erstes Java-Programm public static void main(string[] args) { } // input Out.print("Compute a^8 for a=?"); int a; a = In.readInt(); // computation int b = a * a; // b = a^2 b = b * b; // b = a^4 // output b*b, i.e., a^8 Out.println(a + "^8 = " + b * b); Programmieren und Problemlösen Einführung in die Vorlesung Frühling 2019 Dennis Komm 25 / 52
75 Ein erstes Java-Programm public class Main { } public static void main(string[] args) { } // input Out.print("Compute a^8 for a=?"); int a; a = In.readInt(); // computation int b = a * a; // b = a^2 b = b * b; // b = a^4 // output b*b, i.e., a^8 Out.println(a + "^8 = " + b * b); Programmieren und Problemlösen Einführung in die Vorlesung Frühling 2019 Dennis Komm 25 / 52
76 Ein erstes Java-Programm public class Main { } public static void main(string[] args) { } Klasse: Ein Programm // input Out.print("Compute a^8 for a=?"); int a; a = In.readInt(); // computation int b = a * a; // b = a^2 b = b * b; // b = a^4 // output b*b, i.e., a^8 Out.println(a + "^8 = " + b * b); Methode: benannte Folge von Anweisungen Programmieren und Problemlösen Einführung in die Vorlesung Frühling 2019 Dennis Komm 25 / 52
77 Verhalten eines Programms Zur Compilationszeit Vom Compiler akzeptiertes Programm (syntaktisch korrektes Java) Compiler-Fehler Programmieren und Problemlösen Einführung in die Vorlesung Frühling 2019 Dennis Komm 27 / 52
78 Verhalten eines Programms Zur Compilationszeit Vom Compiler akzeptiertes Programm (syntaktisch korrektes Java) Compiler-Fehler Zur Laufzeit korrektes Resultat inkorrektes Resultat Programmabsturz Programm terminiert nicht (Endlosschleife) Programmieren und Problemlösen Einführung in die Vorlesung Frühling 2019 Dennis Komm 27 / 52
79 Kommentare public class Main { public static void main(string[] args) { // input Out.print("Compute a^8 for a=?"); int a; a = In.readInt(); // computation int b = a * a; // b = a^2 b = b * b; // b = a^4 // output b * b, i.e., a^8 Out.println(a + "^8 = " + b * b); } } Programmieren und Problemlösen Einführung in die Vorlesung Frühling 2019 Dennis Komm 28 / 52
80 Kommentare public class Main { public static void main(string[] args) { // input Out.print("Compute a^8 for a=?"); int a; a = In.readInt(); // computation int b = a * a; // b = a^2 b = b * b; // b = a^4 // output b * b, i.e., a^8 Out.println(a + "^8 = " + b * b); } } Kommentare Programmieren und Problemlösen Einführung in die Vorlesung Frühling 2019 Dennis Komm 28 / 52
81 Kommentare und Layout Dem Compiler ist es egal... public class Main{public static void main(string[] args){out.print ("Compute a^8 for a=?");int a;a = In.readInt();int b = a*a;b = b * b;out.println(a + "^8 = " + b * b);}} Programmieren und Problemlösen Einführung in die Vorlesung Frühling 2019 Dennis Komm 30 / 52
82 Kommentare und Layout Dem Compiler ist es egal... public class Main{public static void main(string[] args){out.print ("Compute a^8 for a=?");int a;a = In.readInt();int b = a*a;b = b * b;out.println(a + "^8 = " + b * b);}}... uns aber nicht Programmieren und Problemlösen Einführung in die Vorlesung Frühling 2019 Dennis Komm 30 / 52
83 Einführung in Java Anweisungen
84 Anweisungen (Statements) public class Main { public static void main(string[] args) { // input Out.print("Compute a^8 for a=?"); int a; a = In.readInt(); // computation int b = a * a; // b = a^2 b = b * b; // b = a^4 // output b*b, i.e., a^8 Out.println(a + "^8 = " + b * b); } } Programmieren und Problemlösen Einführung in die Vorlesung Frühling 2019 Dennis Komm 31 / 52
85 Anweisungen (Statements) public class Main { public static void main(string[] args) { // input Out.print("Compute a^8 for a=?"); int a; a = In.readInt(); // computation int b = a * a; // b = a^2 b = b * b; // b = a^4 // output b*b, i.e., a^8 Out.println(a + "^8 = " + b * b); } } Ausdrucksanweisungen Programmieren und Problemlösen Einführung in die Vorlesung Frühling 2019 Dennis Komm 31 / 52
86 Anweisungen Werte und Effekte public class Main { public static void main(string[] args) { // input Effekt: Ausgabe des Strings Compute... Out.print("Compute a^8 for a=?"); int a; a = In.readInt(); Effekt: Eingabe einer Zahl und Speichern in a // computation Effekt: Speichern des berechneten Wertes von a*a in b int b = a * a; // b = a^2 b = b * b; // b = a^4 Effekt: Speichern des berechneten Wertes von b*b in b // output b*b, i.e., a^8 Out.println(a + "^8 = " + b * b); Effekt: Ausgabe des Wertes von a, des Strings ˆ8 = } und des berechneten Wertes von b*b } Programmieren und Problemlösen Einführung in die Vorlesung Frühling 2019 Dennis Komm 35 / 52
87 Einführung in Java Deklaration
88 Anweisungen Variablendefinitionen public class Main { public static void main(string[] args) { // input Out.print("Compute a^8 for a=?"); int a; a = In.readInt(); // computation int b = a * a; // b = a^2 b = b * b; // b = a^4 // output b*b, i.e., a^8 Out.println(a + "^8 = " + b * b); } } Programmieren und Problemlösen Einführung in die Vorlesung Frühling 2019 Dennis Komm 37 / 52
89 Anweisungen Variablendefinitionen public class Main { public static void main(string[] args) { // input Out.print("Compute a^8 for a=?"); int a; Deklarationsanweisungen a = In.readInt(); Typnamen // computation int b = a * a; // b = a^2 b = b * b; // b = a^4 // output b*b, i.e., a^8 Out.println(a + "^8 = " + b * b); } } Programmieren und Problemlösen Einführung in die Vorlesung Frühling 2019 Dennis Komm 37 / 52
90 Einführung in Java Variablen und Objekte
91 Variablen Variablen repräsentieren (wechselnde) Werte haben Name Typ Wert Adresse sind im Programmtext sichtbar Programmieren und Problemlösen Einführung in die Vorlesung Frühling 2019 Dennis Komm 42 / 52
92 Variablen Variablen repräsentieren (wechselnde) Werte haben Name Typ Wert Adresse sind im Programmtext sichtbar Beispiel int a; definiert Variable mit Name: a Typ: int Wert: (vorerst) undefiniert Adresse: durch Compiler bestimmt Programmieren und Problemlösen Einführung in die Vorlesung Frühling 2019 Dennis Komm 42 / 52
93 Objekte Objekte repräsentieren Werte im Hauptspeicher haben Typ, Adresse und Wert (Speicherinhalt an der Adresse), können benannt werden aber auch anonym sein Anmerkung Ein Programm hat eine feste Anzahl von Variablen. Um eine variable Anzahl von Werten behandeln zu können, braucht es anonyme Adressen, die über temporäre Namen angesprochen werden können. Programmieren und Problemlösen Einführung in die Vorlesung Frühling 2019 Dennis Komm 43 / 52
94 Einführung in Java Ausdrücke
95 Ausdrücke (Expressions) Ausdrücke repräsentieren Berechnungen Programmieren und Problemlösen Einführung in die Vorlesung Frühling 2019 Dennis Komm 45 / 52
96 Ausdrücke (Expressions) Ausdrücke repräsentieren Berechnungen sind entweder primär (b) Programmieren und Problemlösen Einführung in die Vorlesung Frühling 2019 Dennis Komm 45 / 52
97 Ausdrücke (Expressions) Ausdrücke repräsentieren Berechnungen sind entweder primär (b) oder zusammengesetzt (b * b)... Programmieren und Problemlösen Einführung in die Vorlesung Frühling 2019 Dennis Komm 45 / 52
98 Ausdrücke (Expressions) Ausdrücke repräsentieren Berechnungen sind entweder primär (b) oder zusammengesetzt (b * b) aus anderen Ausdrücken, mit Hilfe von Operatoren Programmieren und Problemlösen Einführung in die Vorlesung Frühling 2019 Dennis Komm 45 / 52
99 Ausdrücke (Expressions) // input Out.print("Compute a^8 for a=?"); int a; a = In.readInt(); // computation int b = a * a; // b = a^2 b = b * b; // b = a^4 // output b * b, i.e., a^8 Out.println(a + "^8 = " + b * b ); Programmieren und Problemlösen Einführung in die Vorlesung Frühling 2019 Dennis Komm 46 / 52
100 Ausdrücke (Expressions) // input Out.print("Compute a^8 for a=?"); int a; a = In.readInt(); Variablenname, primärer Ausdruck // computation int b = a * a; // b = a^2 b = b * b; // b = a^4 Variablenname, primärer Ausdruck // output b * b, i.e., a^8 Out.println(a + "^8 = " + b * b ); Programmieren und Problemlösen Einführung in die Vorlesung Frühling 2019 Dennis Komm 46 / 52
101 Ausdrücke (Expressions) // input Out.print("Compute a^8 for a=?"); int a; a = In.readInt(); // computation int b = a * a; // b = a^2 b = b * b; // b = a^4 Zusammengesetzer Ausdruck // output b * b, i.e., a^8 Out.println(a + "^8 = " + b * b ); Programmieren und Problemlösen Einführung in die Vorlesung Frühling 2019 Dennis Komm 46 / 52
102 Einführung in Java Operatoren und Operanden
103 Operatoren und Operanden // input Out.print("Compute a^8 for a=?"); int a; a = In.readInt(); // computation int b = a * a; b = b * b; // b = a^2 // b = a^4 // output b*b, i.e., a^8 Out.println(a + "^8 = " + b * b ); Programmieren und Problemlösen Einführung in die Vorlesung Frühling 2019 Dennis Komm 49 / 52
104 Operatoren und Operanden // input Out.print("Compute a^8 for a=?"); int a; a = In.readInt(); Linker Operand (Variable) // computation int b = a * a; b = b * b; Rechter Operand (Ausdruck) // b = a^2 // b = a^4 // output b*b, i.e., a^8 Out.println(a + "^8 = " + b * b ); Programmieren und Problemlösen Einführung in die Vorlesung Frühling 2019 Dennis Komm 49 / 52
105 Operatoren und Operanden // input Out.print("Compute a^8 for a=?"); int a; a = In.readInt(); Linker Operand (Variable) // computation int b = a * a; Rechter Operand (Ausdruck) // b = a^2 b = b * b; // b = a^4 Zuweisungsoperator Multiplikationsoperator // output b*b, i.e., a^8 Out.println(a + "^8 = " + b * b ); Programmieren und Problemlösen Einführung in die Vorlesung Frühling 2019 Dennis Komm 49 / 52
106 Danke für die Aufmerksamkeit
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